本发明专利技术公开了具有改善的分隔体的碱性电池。所述分隔体由两个膜片（１３０ａ，１３０ｂ）形成。将两个膜片卷绕成管状并且将卷绕的分隔体的底部边缘折叠并且热密封。形成分隔体主体的两个膜片相面对的表面未胶合或粘合在一起。所述两片分隔体膜片可横向重叠以便每片膜片的一部分形成分隔体外表面的不同部分。作为另外一种选择，分隔体可由两片膜片形成，其中第一膜片形成外层，其完整地覆盖在第二膜片上。一个膜片优选由聚乙烯醇纤维和人造丝纤维的共混物构成，而另一个膜片由聚乙烯醇纤维和木浆纤维构成。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于碱性电池的分隔体。本专利技术涉及碱性电池，尤其是具有包含锌的阳极和包含二氧化锰的阴极以及介于阳极和阴极之间的改善的分隔体的碱性电池。
技术介绍
一次碱性电池通常具有包含锌阳极活性材料的阳极、包含二氧化锰阴极活性材料的阴极、碱性电解质、以及电解质可渗透的隔板。所述分隔体通常是单层的非织造材料的， 所述非织造材料包含纤维素纤维或聚乙烯醇纤维或者纤维素纤维和聚乙烯醇纤维的共混物。一种通常用于碱性电池的现有技术的分隔体可由一片分隔体材料构成，所述分隔体材料自身卷绕以产生双重分隔体层，其中每层是相同材料组成的。用于碱性电池的现有技术的分隔体可具有两层不同的材料，其被胶粘在一起。在美国专利4，361，632中，公开了双层分隔体，其中一层是包含聚乙烯醇的涂层，其粘附到基部吸收层上。用于碱性电池中的另一种双层分隔体可包含玻璃纸的外层和由非织造人造丝和聚乙烯醇纤维的共混物构成的内层。通常使用聚丙烯酸来将玻璃纸层胶粘到由人造丝和聚乙烯醇纤维构成的层上以制备双层层压的分隔体，如美国专利4，902，590中所述。所述玻璃纸层具有小孔，其旨在防止锌枝状体在正常的电池使用期间从其中通过。如果锌枝状体通过分隔体，它们能够导致电池短路。在采用玻璃纸作为一个层的常规的双层分隔体中，将所述膜片彼此胶粘或粘合是必须的，因为玻璃纸非常易碎并且如果不粘合到另一层上将会破损或断裂。然而，在分隔体卷绕成管状构型期间，胶粘的层经历卷曲。使用胶水来粘结分隔体层相面对的表面还具有这样的缺点胶水或其它粘结材料能够延迟电解质离子传送通过分隔体主体的速率，其继而能够降低电池在高功率应用中的性能。具有整体层压到浸渍层上的致密层的分隔体公开在美国专利6，379，836中。两层都包含防碱性纤维素纤维，其可包括木浆。所述纤维可用氢氧化钠处理，以便使它们在碱性电解质存在下不收缩。用于圆柱形碱性电池的分隔体通常可通过以直角交叉两个平直的分隔体材料条而制备，因此在两个交叉的条的中心有重叠部分。(每一条可由单层或双层的如上所述的材料构成。)然后可通过将两个交叉的条插入管道中并且热密封底部(即两条已交叉的部分) 而形成分隔体管道。还可热密封侧边，从而形成具有封闭端和相对的开口端的分隔体管道。 可将这样的分隔体管道通常以它的外表面紧靠阴极的内表面的排列方式插入碱性电池圆柱形壳体的开口端中。定型用于碱性电池的分隔体的其它方法描述在例如U. S 4，669，183 和 US 2008/0124621A1 中。所述阳极活性材料包含与氧化锌和常规的胶凝剂(如羧甲基纤维素或丙烯酸共聚物)以及电解质混合的锌粒。所述胶凝剂将锌粒保持在适当的位置并且彼此接触。通常将导电金属钉(称为阳极集电器)插入阳极材料中与端帽接触，其形成电池的负端子。所述碱性电解质通常是氢氧化钾的水溶液，但是也可使用氢氧化钠或氢氧化锂的其它碱性溶液。所述阴极材料通常是二氧化锰颗粒的并且可包含少量的碳或粒状石墨以增加导电性。由于电解MnO2 (EMD)的高密度并且其可方便地用电解方法以高纯度获得，所以其是碱性电池优选的二氧化锰形式。可将粒状石墨和KOH水溶液添加到二氧化锰中以形成阴极混合物。此类混合物形成湿的固体混合物，其能够被完全压实到电池壳体中。可将阴极材料预成型成盘形以形成以堆叠排列方式插入电池中的环形圈(例如，如美国专利5，283，139 中所示)，然后重新压实。由于商业电池尺寸是固定的，已期望通过增加电极活性材料的表面积和通过装填更大量的活性材料到电池中而尝试增加容量，即电池有用的使用寿命。该方法具有实践上的限制。如果将活性物质太紧密地装填到电池中，这能够降低放电期间电化学反应的速率， 继而缩短使用寿命。可出现其它的有害效应如极化，尤其是在高耗用电流(高功率应用) 时。极化限制离子在电极活性材料中和在电解质中的迁移率，其继而减少了使用寿命。MnO2 阴极活性材料和碱性电池的电池壳体之间的接触电阻也减少了使用寿命。这种接触电阻损耗通常增加，尤其是当电池在高功率应用(介于约0. 5和1瓦特)期间放电时。有增加的制备更好适用于高功率应用的一次碱性电池的商业需求。现代电子器件如蜂窝式电话、数字照相机和玩具、便携式闪光装置、遥控玩具、摄像机和高强度灯是此类高功率应用的实例。此类装置需要介于约0. 5和2安培之间，更通常介于约0. 5和1. 5安培之间的高电流耗用速率，通常是脉冲的耗用电流。相应地，它们需要在介于约0. 5和2瓦特之间的功率需量下进行操作。在高功率应用时，当电池使用一段时间，储存，然后再次使用，可提高锌枝状体形成的几率。已确定当电池已在高功率应用下频繁使用时，常规的碱性电池分隔体在防止锌枝状体颗粒偶尔穿过分隔体材料方面不那么有效。当被碱性电解质润湿时，常规的分隔体还趋于溶胀至可通常超过300微米，或甚至超过约350微米的厚度。因此，期望降低分隔体厚度从而为阳极和阴极材料提供更多的电池体积。能够适应高离子透过率的分隔体还能够更加适用于用于高功率用途的碱性电池中。总之，希望改善分隔体，以便可增加常规的一次碱性电池有用的使用寿命，尤其是对于要用于高功率应用中电池。
技术实现思路
本专利技术涉及具有改善的分隔体的碱性电池。所述碱性电池通常具有包含锌的阳极、包含二氧化锰的阴极、以及碱性电解质(如含水氢氧化钾)。所述碱性电池可通常具有圆柱形壳体(外壳)，所述圆柱形壳体具有开口端和相对的封闭端。在加入电池内容物之后，可将端帽组件卷曲在适当的位置以封闭壳体开口端。在一个主要方面，本专利技术改善的分隔体是双层分隔体。本专利技术的分隔体由两片不同组成的材料构成，所述材料一片覆盖在另一片上面并且卷绕成管状。将卷绕的分隔体的底端折叠封闭并且加热密封。不将所述分隔体的剩余部分(即形成分隔体主体的两个卷绕的膜片相面对的表面)彼此胶合或换句话讲彼此粘合。因此，相面对的膜片没有彼此化学或物理结合并且未层压或胶合在一起，而是通过折叠和封闭的底端简单地一片覆盖在另一片上面而被保持在合适的位置。如果将分隔体的封闭端切开，那么两片分隔体膜片容易剥离。已确定以此方式形成的具有两片重叠的不同材料的膜片(每片相面对的表面未胶合并且未结合在一起)的分隔体，导致改善的用于碱性电池的分隔体。具体地讲，当电池用于高功率应用中例如给数字照相机等供电时，本专利技术的分隔体提供具有较长使用寿命的碱性电池。本专利技术的分隔体提供更大的设计灵活性，因为从不同的材料选择每一层。例如，膜片中的一片可具有高离子传输特性，其由此允许在高功率应用中有优异的电解质的离子传输。然而，此类膜片可能不是足够刚性的，以便以单层分隔体的形式使用。因此，在继续本专利技术的构思中，可将不同材料的第二分隔体膜片覆盖到该第一膜片上，从而为卷绕的分隔体提供更大的刚度和结构完整性。选择两种分隔体材料，以便使将两个膜片相面对的表面结合在一起的需要成为不是必需的。在本专利技术中，使两个膜片相面对的表面未结合并且未层压在一起。这降低了通过分隔体的阻力并且由此改善了电解质离子传输，继而改善了电池的倍率性能。在一个方面，本专利技术的分隔体由两片分隔体膜片构成，即第一膜片覆盖在第二膜片上，并且将两片重叠的膜片卷绕成管状。当平躺着观察时，每片膜片具有矩形或大致矩形的构型。当平躺着观察时，每片膜片具有一对相对的垂直边缘(一个形成前缘本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种电化学电池，所述电池包括外壳，所述外壳具有第一端部、相对的第二端部和位于所述第一端部和第二端部之间的圆筒形侧壁、以及封闭所述外壳的插入到所述端部的一个中的端帽组件，其中所述电池具有包含锌的阳极材料、含水碱性电解质溶液、包含二氧化锰的阴极材料、以及介于所述阳极和阴极之间的分隔体，其中所述分隔体包括第一和第二单独的膜片，其中所述膜片中的每一个具有前缘和相对的后缘，其中所述第一和第二膜片中的一个的前缘延伸超过所述膜片中的另一个的前缘，其中将所述膜片以一个叠置在另一个之上的方式应用，以便所述第一膜片的至少大部分面对并且接触所述第二膜片的大部分，并且将所述膜片卷绕以形成具有管状形状的所述分隔体，所述膜片中的每一个的所述前缘被定义为所述膜片中的每一个的在卷绕方向上居前的边缘。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：D·L·安格林，
申请(专利权)人：吉列公司，
类型：发明
国别省市：US
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